canvas+vue实现60帧FPS的抢金币动画（类天猫红包雨）

先看看我们要做的效果

一、canvas动画核心概念

完全没有canvas基础的同学建议先刷一下[Canvas的基本用法 - Web API 接口参考 | MDN]

重点是理解canvas动画的基本步骤，在[基本的动画 - MDN]中，动画分为4步走

初学者可以再简单一些，我们先不管状态保存，直接两步走：

清空canvas
绘制新的一帧动画

用定时器或者window.requestAnimationFrame定时重复以上两步即可

二、抢金币核心原理

想象一下整个业务场景，我们先梳理出3个要解决的核心问题：

1、生成红包，这里有两种解决方案

统一生成所有的红包对象，从上到下分布在y轴，触发运动后后整体向下运动
在屏幕上方持续生成新红包对象，红包一旦生成，立刻开始运动（本次选择此方案）

2、运动，canvas动画原理
3、用户点击红包，计算是否点中红包（事件只能绑定在canvas这一层，需要根据点击位置进行计算）

三、核心功能

1、预缓存图片/离屏canvas
2、canvas绘制多图，改变每一帧形成动画
3、判断点击位置，冒泡+1效果

下面都是基于vue的代码，不能直接跑的，主要用于理解核心功能

最好是自己理解核心原理后亲自动手做个最简单的demo，有助于加深理解

1、预缓存图片/离屏canvas

页面上感觉有很多很多金币在按各种角度掉落

其实页面上一共就4种金币图片，只是他们的大小、速度不一样，看起来有每一个都不一样

我们可以先把这4张图片全都加载好

 // 缓存几种金币图片为DOM元素，避免canvas绘制时还需要异步读取图片
loadImgs(arr) {
  return new Promise(resolve => {
    let count = 0;
    // 循环图片数组，每张图片都生成一个新的图片对象
    const len = arr.length;
    for (let i = 0; i < len; i++) {
      // 创建图片对象
      const image = new Image();
      // 成功的异步回调
      image.onload = () => {
        count++;
        arr.splice(i, 1, {
	  // 加载完的图片对象都缓存在这里了，canvas可以直接绘制
          img: image,
	  // 这里可以直接生成并缓存离屏canvas，用于优化性能，但本次不用，只是举个例子
          offScreenCanvas: this.createOffScreenCanvas(image)
        });
	// 这里说明 整个图片数组arr里面的图片全都加载好了
        if (count == len) {
          this.preloaded = true;
          resolve();
        }
      };
      image.src = arr[i].img;
    }
  });
},

创建离屏canvas的方法如下

createOffScreenCanvas(image) {
  const offscreenCanvas = document.createElement("canvas");
  const offscreenContext = offscreenCanvas.getContext("2d");
  // 这里可以是动态宽高
  offscreenContext.width = 30;
  offscreenContext.height = 30;
  offscreenContext.drawImage(
    image,
    0,
    0,
    offscreenContext.width,
    offscreenContext.height
  );
  // return这个offscreenCanvas
  return offscreenCanvas;
},

2、canvas绘制多图，改变每一帧形成动画

首先初始化canvas

这里我们直接把canvas的上下文ctx存在data里面，方便在各个方法里面读取。

在vue里面写不像单独的一个JS模块，可以用闭包来封装一个独立的上下文，而在vue里面也不建议声明全局变量

initCanvas() {
  const canvas = document.getElementById("canvas");
  if (canvas.getContext) {
    this.ctx = canvas.getContext("2d");
    // 初始化时同步进行图片预加载
    this.loadImgs(this.imgArr);
  }
},

绘制多图，其实就是循环遍历上面创建好的图片数组imgArr，然后对于每个图片对象，都调用this.ctx.drawImage()方法即可

下面我们把图片转变化金币对象

把图片数组imgArr替换成金币对象数组coinArr，这个数组是由一个个的金币对象Coin组成，金币对象自身除了有图片，还有大小、物理位置、下落速度等参数，也就是说，每个金币对象缓存自己的所有绘制信息，这里用的是面向对象的思维

const Coin = {
  x: 'x轴位置',
  y: 'y轴位置', // 运动的关键是在每一帧都改变y
  radius: '金币大小',
  img: '前面缓存好的金币图片',
  speed: '金币的下落速度'
};

每一帧，循环这个金币数组，然后绘制出所有的金币对象

如果要运动起来，每一帧让每个金币的y轴位置往下掉一点，就是这句y: coin.y + coin.speed

那么绘制下一帧时，其他信息都不变，每个金币都往下移动了一点点，连贯起来，这不同的一帧一帧组合起来就成了运动的动画了

先看绘制的代码

drawCoins() {
  // 遍历这个金币对象数组
  this.coinArr.forEach((coin, index) => {
    const newCoin = {
      x: coin.x,
      // 运动的关键  每次只有y不一样
      y: coin.y + coin.speed,
      radius: coin.radius,
      img: coin.img,
      speed: coin.speed
    };
    // 绘制某个金币对象时，也同时生成一个新的金币对象，替换掉原来的它，唯一的区别就是它的y变了，下一帧绘制这个金币时，就运动了一点点距离
    this.coinArr.splice(index, 1, newCoin);
    this.ctx.drawImage(
      coin.img,
      coin.x,
      coin.y,
      coin.radius,
      coin.radius * 1.5
    );
  });
},

那么怎么连贯运动起来呢，不断的执行this.drawCoins()方法即可

既然做动画，我们肯定得知道【window.requestAnimationFrame】这个api

还记得刚开始说的动画核心两步走吗

清空canvas
绘制新的一帧动画

moveCoins() {
  // 清空canvas
  this.ctx.clearRect(0, 0, this.innerWidth, this.innerHeight);
  // 绘制新的一帧动画
  this.drawCoins();
  // 不断执行绘制，形成动画
  this.moveCoinAnimation = window.requestAnimationFrame(this.moveCoins);
},

到这里，我们其实已经能让金币运动起来了，不过我们要做的是让很多很多金币不断的往下掉，所以我们选择在运动的过程中，不断生成新的金币对象，然后push到this.coinArr中

pushCoins() {
  // 每次随机生成1~3个金币
  const random = this.randomRound(3, 6);
  let arr = [];
  for (let i = 0; i < random; i++) {
    // 创建新的金币对象
    const newCoin = {
      x: this.random(
        this.calculatePos(10),
        this.innerWidth - this.calculatePos(150)
      ), // 横向随机  金币不要贴近边边
      y: 0 - this.calculatePos(Math.random() * 150), // -150内高度 随机
      radius: this.calculatePos(120 + Math.random() * 30), // 100宽  大小浮动15
      img: this.coinObjs[this.randomRound(0, 3)].img, // 随机取一个金币图片对象，这几个图片对象在页面初始化时就已经缓存好了
      speed: this.calculatePos(Math.random() * 7 + 5) // 下落速度 随机
    };
    arr.push(newCoin);
  }
  // 每次都插入一批新金币对象arr到运动的金币数组this.coinArr
  this.coinArr = [...this.coinArr, ...arr];
  // 间隔多久生成一批金币
  this.addCoinsTimer = setTimeout(() => {
    this.pushCoins();
  }, 600);
},

因为每个金币的初始y的位置都是屏幕上方，所以看起来都是不断生成金币然后往下掉的

至于计算大小的方法，这个比较随意了

最后，把上面的汇总起来，开启动画的方法是这样的

start() {
  this.pushCoins(); // 不断增加金币
  this.moveCoins(); // 金币开始运动
  // 开始10秒倒计时
  this.runCountdownTimer = setInterval(() => {
  //...倒计时10s后，做一些停止动画的工作
  }, 1000);
},

到这里，运动过程就已经结束了，先总结一下上面的内容

1、初始化canvas
2、缓存金币图片，生成金币对象，每个金币对象包含自身信息
3、不断生成金币对象，并增加到要遍历运动的数组this.coinArr
4、通过window.requestAnimationFrame,每一帧都用canvas重新遍历绘制this.coinArr，每一帧都改变this.coinArr里面的每一个对象的y值大小，形成运动感

3、判断点击位置，冒泡+1效果

通过上面的效果图，我们可以看到，点击金币时，对应的这个金币会消失（如果有重叠，只会消失最上面的那个金币），而且还会有个+1的效果，并缓慢上移消失

先思考一下逻辑

1、绑定点击事件
2、计算位置，遍历当前整个金币数组，看看点击在哪个金币上，找出最上面那个，然后删除这个金币对象
3、在点击位置上，绘制一个+1效果

首先，canvas本身就是一个DOM对象，绘制在它上面的金币并不是dom对象，无法绑定点击事件，所以只能绑定在canvas上面，通过event拿到点击位置，有点事件代理的味道吧

    listenClick() {      const canvas = document.getElementById("canvas");      canvas.addEventListener("click", e => {        const pos = {          x: e.clientX,          y: e.clientY        };      });    },

既然拿到此刻的点击位置，而当前的金币数组this.coinArr也知道，数组里面的每个金币对象都维护了自身的信息，其中就包括了位置和金币大小

那么，只要遍历一下，如果点击位置在这个金币的大小范围之内，那么是不是可以认为点击中了这个金币？

// 判断点击位置  是否处于某个coin之中
isIntersect(point, coin) {
  const distanceX = point.x - coin.x;
  const distanceY = point.y - coin.y;
  const withinX = distanceX > 0 && distanceX < coin.radius;
  // 金币图片是长方形的 我们只计算下半部的正方形  不计算金币尾巴
  const withinY =
    distanceY > 0 &&
    distanceY > coin.radius * 0.5 &&
    distanceY < coin.radius * 1.5;
  return withinX && withinY;
},

但，同一时刻，有可能点中了很多个重叠的金币，那么我们遍历时，把这几个金币都拿出来，只要最上面那个就好了

listenClick() {
  const canvas = document.getElementById("canvas");
  canvas.addEventListener("click", e => {
    // 点击位置
    const pos = {
      x: e.clientX,
      y: e.clientY
    };
    // 所有点中的金币都存这
    const clickedCoins = [];
    this.coinArr.forEach((coin, index) => {
      // 判断点击位置是否在该金币范围内
      if (this.isIntersect(pos, coin)) {
        clickedCoins.push({
          x: e.clientX,
          y: e.clientY,
	  // 索引很重要，用于删除this.coinArr内的该金币
          index: index
        });
      }
    });
    // 如果点击中了重叠的金币，只取第一个即可  也只删除第一个金币  count也只增加一次
    if (clickedCoins.length > 0) {
      this.count += 1;
      const bubble = {
        x: clickedCoins[0].x,
        y: clickedCoins[0].y,
        opacity: 1
      };
      // 这跟生成+1冒泡效果相关，下面马上讲
      this.bubbleArr.push(bubble);
      // 移除被点中的第一个金币对象
      this.coinArr.splice(clickedCoins[0].index, 1);
    }
  });
},

既然拿到了此刻的位置，在当前位置绘制一个冒泡效果应该不是难事，只要处理好冒泡的移动和消失即可，本质上就跟上面绘制金币是一样的

1、存一个this.bubbleArr数组，动画中循环遍历绘制它里面的对象bubble
2、bubble有位置信息，加多一个透明度opacity，运动的过程中，不断减小透明度，直到变为0，就把这个bubble从数组上删除即可

drawBubble() {
  this.bubbleArr.forEach((ele, index) => {
    if (ele.opacity > 0) {
      // 透明度渐变
      this.ctxBubble.globalAlpha = ele.opacity;
      this.ctxBubble.drawImage(
        this.bubbleImage,
        ele.x,
        ele.y,
        this.calculatePos(60),
        this.calculatePos(60)
      );
      // 更新：每次画完就减少0.02透明度，同时位置移动
      const newEle = {
        x: ele.x + this.calculatePos(1),
        y: ele.y - this.calculatePos(2),
        opacity: ele.opacity - 0.02
      };
      this.bubbleArr.splice(index, 1, newEle);
    }
  });
},
keepDrawBubble() {
  this.ctxBubble.clearRect(0, 0, this.innerWidth, this.innerHeight);
  // 把opacity为0的全部清除
  this.bubbleArr.forEach((ele, index) => {
    if (ele.opacity < 0) {
      this.bubbleArr.splice(index, 1);
    }
  });
  this.drawBubble();
  this.bubbleAnimation = window.requestAnimationFrame(this.keepDrawBubble);
},

四、性能测试

到这里，整个运动的核心原理就讲完了，我们测试一下动画的性能

在chrome的性能测试里面可以看到，整个运动过程的fps稳稳保持在60帧每秒，可以说是性能很不错了

后话

感谢您耐心看到这里，希望有所收获！

我在学习过程中喜欢做记录，分享的是自己在前端之路上的一些积累和思考，希望能跟大家一起交流与进步，更多文章请看【amandakelake的Github博客】